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微小管能動的自己組織化における力学刺激の効果

研究課題

研究課題/領域番号 14J02648
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 ナノマイクロシステム
研究機関北海道大学

研究代表者

井上 大介  北海道大学, 大学院理学研究院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,270千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2014年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード微小管 / 自己組織化 / 集団運動 / 力学刺激 / キネシン / 非平衡系 / アクティブマター / 配向構造 / 伸縮刺激
研究実績の概要

本研究は、自走する繊維状タンパク質である微小管を伸縮刺激下で自己組織化させ、伸縮刺激が微小管の自己組織化過程における微小管間の運動の同調性に与える影響について明らかにするものである。初年度では伸縮刺激を微小管に印可するための顕微鏡上一軸伸展装置の設計・開発および一過性の一軸伸縮刺激に対する微小管集団の応答性についての評価、解析手法の確立に着手した。本年度では、伸縮刺激のモードを一過性の刺激から繰り返し一軸伸縮刺激に変えることにより、微小管集団が刺激のモードに応じてジグザグ状の特殊なパターンを形成することを見出しており、その形成過程を解明するための力学的モデルの構築も行った。また、当初の主目的である微小管自己組織化過程における微小管同士の同調性への伸縮刺激の影響についても評価しており、より大きな伸縮歪により伸縮刺激を微小管に印可することにより、微小管同士の運動の同調性が向上し、それにより微小管集団全体の配向度の向上、配向時間の短縮が生じることを明らかにした。このことは、植物細胞内で観察される表層微小管の配列過程と類似しており、本成果は、植物細胞内の表層微小管の配向方向の決定機構を明らかにするうえで有益な知見を与えると期待される。さらに、これまで微小管の自己組織化は2次元平面で行っていたが、本年度では微小チャンバー内における3次元的な微小管の自己組織化も試みている。その過程において3次元的に構築した微小管の構造体は自発的に流動する配向構造を形成するという興味深い知見が得ることができた。本発見により、当該研究のさらなる発展が期待される。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Enhanced dynamic instability of microtubules in a ROS free inert environment2016

    • 著者名/発表者名
      Md. Sirajul Islam, Arif Md. Rashedul Kabir, Daisuke Inoue, Kazuki Sada, Akira Kakugo
    • 雑誌名

      Biophysical Chemistry

      巻: 211 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1016/j.bpc.2015.11.003

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Depletion Force Induced Collective Motion of Microtubules Driven by Kinesin2015

    • 著者名/発表者名
      Inoue D., Mahmot B., Kabir AMR., Farhana TI., Tokuraku K., Sada K., Konagaya A. and Kakugo A.
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 7 号: 43 ページ: 18054-18061

    • DOI

      10.1039/c5nr02213d

    • NAID

      120005853063

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Buckling of Microtubules on a 2D Elastic Medium2015

    • 著者名/発表者名
      Arif Md. Rashedul Kabir, Daisuke Inoue, Tanjina Afrin, Hiroyuki Mayama, Kazuki Sada and Akira Kakugo
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 号: 1 ページ: 17222-17222

    • DOI

      10.1038/srep17222

    • NAID

      120005682127

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Controlling the Bias of Rotational Motion of Ring-Shaped Microtubule Assembly2015

    • 著者名/発表者名
      Shoki Wada, Arif Md. Rashedul Kabir, Ryuzo Kawamura, Masaki Ito, Daisuke Inoue, Kazuki Sada and Akira Kakugo
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 16 号: 1 ページ: 374-378

    • DOI

      10.1021/bm501573v

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of Length and Rigidity of Microtubules on the Size of Ring-shaped Assemblies Obtained Through Active Self-organization2015

    • 著者名/発表者名
      Shoki Wada, Arif Md. Rashedul Kabir, Masaki Ito, Daisuke Inoue, Kazuki Sada and Akira Kakugo
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 11 号: 6 ページ: 1151-1157

    • DOI

      10.1039/c4sm02292k

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Drag force of μm-sized objects with different surface morphologies in flow with small Reynolds number2015

    • 著者名/発表者名
      Arif Md. Rashedul Kabir, Daisuke Inoue, Yuri Kishimoto, Jun-ichi Hotta, Keiji Sasaki, Noboru Kitamura, Jian Ping Gong, Hiroyuki Mayama and Akira Kakugo
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-time 3D Microtubule Gliding Simulation2014

    • 著者名/発表者名
      Greg Gutmann, Daisuke Inoue, Akira Kakugo and Akihiko Konagaya
    • 雑誌名

      Life System Modeling and Simulation Communications in Computer and Information Science

      巻: 461 ページ: 13-22

    • DOI

      10.1007/978-3-662-45283-7_2

    • ISBN
      9783662452820, 9783662452837
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 力学刺激により誘発される動的微小管ネットワークの自己組織化2015

    • 著者名/発表者名
      井上 大介・新田高洋、Arif Md. Rashedul Kabir、佐田和己、角五彰
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 自己推進型人工繊毛モーターの創製2015

    • 著者名/発表者名
      井上大介、佐々木廉、和田将輝、伊藤正樹、Kabir Arif Md. Rashedul、 佐田和己、角五彰
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-05-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 微小管の動的自己組織化における外部力学刺激の影響2015

    • 著者名/発表者名
      井上大介
    • 学会等名
      第126回Plant Science Seminar
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-05-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 自己推進型人工繊毛モーターの創製2015

    • 著者名/発表者名
      井上大介、佐々木廉、和田将輝、伊藤正樹、Kabir Arif Md. Rashedul、 佐田和己、角五彰
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会記者発表
    • 発表場所
      高分子学会事務局(東京都中央区)
    • 年月日
      2015-05-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Pattern formation of microtubules triggered by stretch stimuli2014

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Inoue,Arif Md. Rashedul Kabir, Kazuki Sada, Akira Kakugo
    • 学会等名
      The 15th Ries-Hokudai International Symposium "響"
    • 発表場所
      Gateaux Kingdom SAPPORO(Sapporo、Hokkaido)
    • 年月日
      2014-12-16 – 2014-12-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 応力場を利用した微小管集団運動の動的制御2014

    • 著者名/発表者名
      井上大介,佐田和己,角五彰
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会
    • 発表場所
      コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Controlling the Direction of Microtubule Collective Motion by the application of Mechanical Stimuli2014

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Inoue, Kazuki Sada, Akira Kakugo
    • 学会等名
      The 3rd Frontier Chemistry Center International Symposium
    • 発表場所
      Hokkaido University(Sapporo, Hokkaido)
    • 年月日
      2014-06-13 – 2014-06-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] Soft Actuators: Materials, Modeling, Applications, and Future Perspectives; Chapter 36 ATP-Driven Bio-Machine2014

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Inoue, Arif Md. Rashedul Kabir, Kazuki Sada, Jian Ping Gong and Akira Kakugo
    • 総ページ数
      507
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] ゲルテクノロジーハンドブック 第5章2節 「ATP駆動型運動素子」2014

    • 著者名/発表者名
      上西 恭平、井上 大介、佐田 和己、角五 彰
    • 総ページ数
      908
    • 出版者
      NTS
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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